Cloud Manufacturing – der Schlüssel zur Smart Factory mit zukunftssicheren Manufacturing Execution Systemen (MES) 

Viele Unternehmen leiden unter gewachsenen, kostenintensiven IT-Strukturen und veralteten Systemen, die den Bedürfnissen moderner Fertigungen nach Flexibilität und Innovationsfähigkeit nicht mehr gerecht werden. Dabei ist ein besonders kritischer Erfolgsfaktor für eine effiziente Fertigung die Notwendigkeit eines zukunftsorientierten Manufacturing Execution System (MES), mit dessen Hilfe Prozesse in Echtzeit überwacht, gesteuert und optimiert werden können.

Unter Anwendung von Cloud Manufacturing Prinzipien können die Vorteile der Cloud – Skalierung, Betriebskosten und Verfügbarkeit – realisiert und Zukunftstechnologien effektiv integriert werden. Cloud Manufacturing bedeutet, eine offene, modulare und vor allem wertorientierte Plattform zu entwickeln, die eine konsequente Operational Excellence (OPEX) ermöglicht, aber auch eine Reduzierung des IT-Aufwands.

Trends in der Fertigung

Angetrieben durch technologische Innovationen und neue Anforderungen an Nachhaltigkeit, Lieferketten und Flexibilität in der Produktion befindet sich die Fertigungsindustrie in einem tiefgreifenden Wandel.

Die Einführung industrieller Digitaler Zwillinge, die physische Produktionsprozesse, Maschinen und Produkte widerspiegeln sowie die vermehrte Rationalisierung von Produktionsprozessen durch Künstliche Intelligenz (KI) und die Notwendigkeit einer digitalen Kontinuität mit nahtloser Vernetzung und durchgängigem Datenfluss spielt in diesem Zusammenhang  eine entscheidende Rolle, um die Integration verschiedener Systeme und Prozesse sowie deren Optimierung entlang der gesamten Wertschöpfungskette zu gewährleisten. 

Durch die Verbindung von modernen MES und Cloud Manufacturing können diese Trends effizient genutzt werden, um Produktionslandschaften zukunftssicher zu gestalten.

Cloud Manufacturing

Cloud Manufacturing versteht sich als eine cloudbasierte MES-Lösung für Produktionen – modular, modern und alle Unternehmensebenen übergreifend. Hierbei werden 5 Ebenen einer Cloud Manufacturing Architektur definiert:

• Enterprise Plattform: Plattform eines Cloud Providers, die globale Services und Templates für den Betrieb einer MES-Lösung bereitstellt.
• Auf der Werksebene werden notwendige Edge Services, Private Cloud Services als auch Cloud MES Komponenten bereitgestellt.
• Konnektivität: In diesem Layer werden notwendige Edge Gateways und Services zur Kommunikation mit den Cloud Komponenten definiert.
• Infrastruktur: Auf diesem Layer erfolgt die Datenerfassung über OPC UA oder andere Protokolle sowie die Definition eines einheitlichen Datenmodells.
• Produktionsassets: Stellt den Layer der eigentlichen Produktionsanlagen, deren Steuerungen und Sensorik dar.

Abbildung 1: 5 Ebenen einer Cloud Manufacturing Architektur

Je nach Unternehmensanforderungen erfolgt die Umsetzung der Architektur nach unterschiedlichen Konzepten. Wir von Capgemini unterscheiden dabei hauptsächlich zwei Ansätze:

• Microservice-zentriertes Design: Das Design besteht aus verschiedenen selbstentwickelten Services für die relevanten Produktionsfähigkeiten. Der Vorteil liegt hier bei einer maximalen Prozesskonformität und einer flexiblen System- bzw. Servicelandschaft.
• Natives Cloud-MES Design: Im Zentrum steht ein natives Cloud-Vendor-System, welches nahtlos in die hybride Cloud-Landschaft eingefügt wird. Eine schnelle Entwicklungs- und Implementierungsdauer sind hier von Vorteil zu Lasten der Prozesskonformität und Anbieterunabhängigkeit.

Vorteile von Cloud Manufacturing

Der Einsatz skalierbarer und flexibler Systeme und Vorgehensweisen ermöglicht die effiziente und effektive Adressierung von Unternehmensanforderungen. Gleichzeitig werden die IT-Kosten reduziert, IT-Prozesse der Produktion optimiert und die Innovationsgeschwindigkeit erhöht:

• Kostenreduktion: Gesamtbetriebskosten (TCO) werden gesenkt und Wartungsaufwände verringert, IT-Ressourcen effizienter genutzt und damit zusammenhängende Kosten eingespart.
• Zugänglichkeit: Daten und Kommunikation können geräte- und anlagenunabhängig abgerufen werden, um eine flexiblere und effizientere Nutzung verfügbarer Ressourcen zu gewährleisten.
• Skalierbarkeit: Ressourcen können je nach Bedarf erweitert werden. Flexible, modulare sowie werks- und standortübergreifende Templates maximieren hierfür die Wiederverwendbarkeit und helfen, IT-Landschaften und Architekturen zu standardisieren.
• Innovation: Durch die vereinfachte Einführung neuer Technologien und Systeme können Unternehmen ihre Innovationszyklen verkürzen und schneller auf Marktanforderungen reagieren.

Next Steps

Wir wissen, wie mit Cloud-Ansätzen produktionskritische Systemperformance und Geschäftskontinuität sichergestellt werden können.

Sprechen sie uns an, wenn sie auch ohne größere Anfangsinvestments den Weg in die Cloud beschreiten wollen. Wir helfen Ihnen gern mit kostensensitiven Ansätzen – wie zum Beispiel dem Ersetzen oder Erweitern von „on premise“ Funktionalitäten durch Cloud Services – eine zukunftssichere Fertigung zu ermöglichen.

Sind Sie bereit, Ihre Produktion auf das nächste Level zu heben? Kontaktieren Sie uns, um mehr über Cloud Manufacturing und die Implementierung moderner MES-Systeme zu erfahren.

Vielen Dank an meine Co- Autor*innen Stephan Schulz, Mirachandra Klostermann und Tobias Spägele.